一种聚合物电解质膜电极的制备方法

摘要

一种聚合物电解质膜电极的制备方法，属于电化学工业中燃料电池制备技术领域。本发明首先加热聚合物电解质膜到其玻璃化温度，使聚合物电解质膜达到接近熔融的粘流状态；再将催化层混合物按一定比例配置成浆料并制备在该聚合物电解质膜两侧形成由催化层/聚合物电解质膜/催化层构成的膜电极三合一组件；之后可将预处理的扩散层与三合一组件热压形成带有扩散层的五合一膜电极组件。本发明采用“热定型法”固定质子交换膜，克服了传统制备膜电极时存在的由于质子交换膜溶胀造成膜电极性能低、稳定性差和寿命短等问题，使催化剂和质子交换膜结合更为紧密，从而提高了催化剂的附着力和结合力，进而提高了膜电极的综合性能，并延长了其使用长寿命。

主权项

一种聚合物电解质膜电极的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤制备：1)聚合物电解质膜预处理：将聚合物电解质膜平铺在基板上，并加热到玻璃化温度，使聚合物电解质膜达到接近熔融的粘流状态；2)配制催化剂混合物：将催化剂、聚合物电解质材料和分散剂混合，经超声振荡分散后，形成均匀分散的催化剂混合物，其中，催化剂：聚合物电解质材料∶分散剂的质量比＝1∶0.1～10∶2～500；3)将配制好的催化剂混合物均匀地制备在步骤1)中预处理的聚合物电解质膜的两侧，形成两侧载有催化层的三合一膜电极组件；4)制备扩散层：将碳纸、碳布或碳毡经聚四氟乙烯乳液浸泡、晾干后，在200‑500℃烧结，然后在一侧表面上制备含有聚四氟乙烯和碳粉混合物的薄层，再在200‑500℃烧结形成扩散层；或直接采用金属多孔材料作为扩散层，所述的金属多孔材料为不锈钢网、钛网或镍网；5)将步骤4)中制备的扩散层放置在步骤3)中制备的三合一膜电极的两侧，在80℃‑650℃，0‑500kg/cm2的条件下热压0‑60分钟，形成五合一聚合物电解质膜电极。